JP2015122178A - Fuel cell stack device, fuel cell module, and fuel cell device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のセルスタックを具備するセルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a cell stack device including a plurality of cell stacks, a fuel cell module, and a fuel cell device.
近年、次世代エネルギーとして、種々の燃料電池モジュールが提案されており、このような燃料電池モジュールとしては、収納容器内に、複数の燃料電池セルを電気的に直列に接続してなるセルスタック装置を収納したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, various fuel cell modules have been proposed as next-generation energy, and as such a fuel cell module, a cell stack device in which a plurality of fuel cells are electrically connected in series in a storage container. Is known (for example, see Patent Document 1).
このセルスタック装置は、2個のセルスタックの上方に改質器を配置してなるとともに、改質器がU字状をなしており、水を気化して水蒸気を生成する気化部と、気化部で発生した水蒸気を用いて原燃料ガスを水蒸気改質する改質部とを具備している。そして、原燃料ガス供給管および水供給管が、改質器の一端である気化部に接続され、気化部で発生した水蒸気と原燃料ガスとが混合されて改質部に供給され、この改質部にて原燃料ガスが改質されるように構成されている。 This cell stack apparatus has a reformer disposed above two cell stacks, the reformer has a U-shape, a vaporizer that vaporizes water to generate steam, and a vaporizer And a reforming section for steam reforming the raw fuel gas using the steam generated in the section. Then, the raw fuel gas supply pipe and the water supply pipe are connected to the vaporization section which is one end of the reformer, and the steam generated in the vaporization section and the raw fuel gas are mixed and supplied to the reforming section. The raw fuel gas is reformed in the mass portion.
そして、燃料電池セルからの排ガスは、改質器の気化部と改質部との間の排ガス流通路を上方に抜け、収納容器の側壁に設けられた排ガス排出路を介して排出されるように構成されている。 Then, the exhaust gas from the fuel battery cell passes through the exhaust gas flow passage between the vaporization section and the reforming section of the reformer upward, and is discharged through the exhaust gas discharge passage provided on the side wall of the storage container. It is configured.
しかしながら、特許文献1では、セルスタック数が増加すると、それらのセルスタックに改質ガスを供給するための大型の改質器が必要となり、セルスタックを構成する燃料電池セルからの排ガス量が多くなり、セルスタックと改質器との間に排ガスが滞留するおそれがあった。また、大型の改質器の改質性能を向上すべく改質器を効率良く加熱する必要があった。 However, in Patent Document 1, when the number of cell stacks increases, a large reformer for supplying reformed gas to those cell stacks is required, and the amount of exhaust gas from the fuel cells constituting the cell stack is large. As a result, exhaust gas may remain between the cell stack and the reformer. In addition, it is necessary to efficiently heat the reformer to improve the reforming performance of the large reformer.
本発明は、排ガスの排出性を向上できるとともに、改質器を効率良く加熱できるセルスタック装置および燃料電池モジュールならびに燃料電池装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a cell stack device, a fuel cell module, and a fuel cell device that can improve exhaust gas emission and can efficiently heat a reformer.
本発明のセルスタック装置は、複数のセルスタックの上方に改質器を配置してなるとともに、前記改質器が、水を気化して水蒸気を生成する気化部と該気化部で発生した水蒸気を用いて原燃料ガスを水蒸気改質する改質部とを具備してなり、前記セルスタックからの排ガスが前記改質器の上方に抜ける排ガス流通路を複数有するとともに、前記改質器内部に、前記排ガス流通路を挟むように前記気化部および前記改質部を有する気化改質流路が形成されていることを特徴とする。 The cell stack device according to the present invention includes a reformer disposed above a plurality of cell stacks, and the reformer vaporizes water to generate water vapor and water vapor generated in the vaporizer. And a reforming section for steam reforming the raw fuel gas, and having a plurality of exhaust gas flow passages through which the exhaust gas from the cell stack passes above the reformer, and inside the reformer A vaporization reforming passage having the vaporization section and the reforming section is formed so as to sandwich the exhaust gas flow passage.
本発明の燃料電池モジュールは、上記のセルスタック装置を収納容器内に収納してなることを特徴とする。 The fuel cell module of the present invention is characterized in that the cell stack device is housed in a housing container.
本発明の燃料電池装置は、上記の燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールを作動させるための補機とを、外装ケース内に収納してなることを特徴とする。 A fuel cell device according to the present invention is characterized in that the fuel cell module described above and an auxiliary machine for operating the fuel cell module are housed in an outer case.
本発明のセルスタック装置では、セルスタック数が多くても、複数の排ガス流通路を介して排ガスを十分に排出できるとともに、排ガス流通路を流れる高温の排ガスで改質器を加熱でき、排ガス流通路を挟むように形成された気化改質流路を効率良く加熱できる。 In the cell stack device of the present invention, even when the number of cell stacks is large, exhaust gas can be sufficiently discharged through a plurality of exhaust gas flow passages, and the reformer can be heated with high-temperature exhaust gas flowing through the exhaust gas flow passages, and the exhaust gas circulation The vaporization reforming channel formed so as to sandwich the channel can be efficiently heated.
(第1の形態)
図1は、燃料電池モジュール(以下、モジュールという場合がある)の一形態を示す縦断面図であり、図2はセルスタック装置を示す図である。なお、異なる図中の同一の構成要素については、同一の符号を付与するものとする。
(First form)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a fuel cell module (hereinafter sometimes referred to as a module), and FIG. 2 is a view showing a cell stack device. In addition, the same code | symbol shall be provided about the same component in a different figure.
モジュール1は、直方体状の収納容器2の内部に、燃料ガス流路を有する燃料電池セル3を立設させた状態で一列に配列し、隣接する燃料電池セル3間に集電部材(図示せず)を介して電気的に直列に接続してなる4個のセルスタック5を収納して構成されている。
The modules 1 are arranged in a row with the
燃料電池セル3の下端部はガラスシール材等の絶縁性接合材(図示せず)でマニホールド4に固定されている。1個のマニホールド4には、2個のセルスタック5が固定されており、4個のセルスタック5のそれぞれの両端には、図2(a)に示すように、引出部5aが接続され、一方側の引出部5a同士は連結部材5bで連結され、4個のセルスタック5が電気的に直列に接続されている。
The lower end portion of the
また、図1、2においては、燃料電池セル3の内部に燃料電池セル3の長さ方向yに設けられた燃料ガス流路を燃料ガスが流れる中空平板型で、支持基板の表面に、燃料側電極、固体電解質及び酸素側電極を順に設けてなる固体酸化物形の燃料電池セル3を例示している。
In FIGS. 1 and 2, a hollow flat plate type in which fuel gas flows through a fuel gas flow path provided in the length direction y of the
また、燃料電池セル3にて使用する改質ガスを得るために、図3に示すように、天然ガスや灯油等の燃料を改質して燃料ガス(水素含有ガス)を生成するためのW字状(ミアンダ形状)の改質器6が4個のセルスタック5の上方に配置されている。そして、図4に示すように、改質器6で生成された燃料ガス(改質ガス)は、改質ガス導出管7により2個のマニホールド4に供給され、マニホールド4を介して燃料電池セル3の内部に設けられた燃料ガス流路に供給される。これにより、セルスタック装置8が構成されている。すなわち、セルスタック装置8は、図1に示したように、マニホールド4と、マニホールド4に固定されたセルスタック5と、4個のセルスタック5の上方に配置された1個の改質器6とを具備して構成されている。
Further, in order to obtain a reformed gas used in the
燃料電池セル3の燃料ガス流路に供給され、発電に使用されなかった余剰の燃料ガス(排ガス)は、燃料電池セル3の上方に放出される。余剰の燃料ガスは、燃料電池セル3の外部に供給された酸素含有ガス(空気)と反応させ燃焼させることができる。
Excess fuel gas (exhaust gas) that is supplied to the fuel gas flow path of the
改質器6は、図3に示したように、水を気化して水蒸気を生成する気化部6aと該気化部6aで発生した水蒸気を用いて原燃料ガスを水蒸気改質する改質部6bとを具備している。
As shown in FIG. 3, the
気化部6aは、水を供給するための水供給管13が接続された気化部往路6a1と水蒸気が流れる気化部復路6a2とを具備し、原燃料ガス供給管15により供給された原燃料ガスが改質される改質部往路6b1と改質ガスを導出するための改質ガス導出管7が接続された改質部復路6b2とを具備している。水供給管13、原燃料ガス供給管15および改質ガス導出管7は、改質器6の一方側に接続され、同じ方向に引き出されている。
The vaporizing section 6a includes a vaporizing section forward path 6a1 to which a
気化部往路6a1、気化部復路6a2、改質部往路6b1および改質部復路6b2の下方には、4個のセルスタック5がそれぞれ配置されており、セルスタック5を構成する燃料電池セル3の配列方向xに沿って、気化部往路6a1、気化部復路6a2、改質部往路6b1および改質部復路6b2が延設されている。図3(b)にセルスタック5を一点鎖線で示す。
Four
気化部往路6a1と気化部復路6a2とが気化部連結路6c1で連結され、気化部復路6a2と改質部往路6b1とが気化改質部連結路6c2で連結され、改質部往路6b1と改質部復路6b2とが改質部連結路6c3で連結されて気化改質流路9が構成されており、原燃料ガス供給管15が気化改質部連結路6c2に接続されている。
The vaporization section forward path 6a1 and the vaporization section return path 6a2 are connected by a vaporization section connection path 6c1, the vaporization section return path 6a2 and the reforming section forward path 6b1 are connected by a vaporization reforming section connection path 6c2, and the reforming section forward path 6b1 is modified. The material part return path 6b2 is connected to the reforming part connection path 6c3 to form a vaporization reforming
このように、原燃料ガス供給管15が、水供給管13が接続された気化部往路6a1よりも下流側の気化改質部連結路6c2に接続されているため、原燃料ガスが低温であったとしても、原燃料ガスが追加混合される時には、供給された水が殆ど気化しており、改質器6の一部(気化部往路6a1)における低温化を抑制できる。これにより改質器6の気化部往路6a1下方におけるセルスタック5の低温化を抑制して発電性能が低下することを抑制でき、セルスタック装置8全体としての発電性能を向上できる。
Thus, since the raw fuel
改質器6は燃料電池セル3の反応熱および燃料電池セル3からの余剰の燃料ガスの燃焼熱で加熱されるため、気化部往路6a1に供給された水は水蒸気となり、気化部連結路6c1、気化部復路6a2、気化改質部連結路6c2、改質部往路6b1を順に流れ、また、気化改質部連結路6c2では、原燃料ガス供給管15から原燃料ガスが供給され、気化改質部連結路6c2で水蒸気と混合され、改質部往路6b1、改質部連結路6c3、改質部復路6b2を流れる間に改質され、水素を含む改質ガス(燃料ガス)が生成され、改質ガス導出管7から各マニホールド4に導出される。
Since the
気化部往路6a1、気化部復路6a2、改質部往路6b1、改質部復路6b2、気化部連結路6c1、気化改質部連結路6c2、改質部復路6c3は、横断面が矩形状の管体から構成されている。気化部往路6a1を構成する管体と気化部復路6a2を構成する管体との間、および改質部往路6b1を構成する管体と改質部復路6b2を構成する管体との間には、空間が形成されており、この空間が、排ガスを改質器6の上方に流すための排ガス流通路18とされている。
The vaporization section forward path 6a1, the vaporization section return path 6a2, the reforming section forward path 6b1, the reforming section return path 6b2, the vaporization section connection path 6c1, the vaporization reforming section connection path 6c2, and the reforming section return path 6c3 have a rectangular cross section. Consists of the body. Between the pipe body constituting the vaporization part forward path 6a1 and the pipe body constituting the vaporization part return path 6a2, and between the pipe body constituting the reforming part forward path 6b1 and the pipe body constituting the reforming part return path 6b2. A space is formed, and this space serves as an exhaust
言い換えれば、排ガス流通路18は、気化改質流路9で挟まれるように形成されており、さらに言い換えれば、排ガス流通路18の一つは、気化部往路6a1と気化部復路6a2とで挟まれ、排ガス流通路18の他の一つは、改質部往路6b1と改質部復路6b2とで挟まれている。
In other words, the exhaust
この排ガス流通路18には、図1に示したように、酸素含有ガス供給板12が挿通し、その先端がセルスタック5間の下部に位置している。排ガスは、酸素含有ガス供給板12周囲の排ガス流通路18を流れる。
As shown in FIG. 1, the oxygen-containing
一方、気化部復路6a2を構成する管体と改質部往路6b1を構成する管体との間は連結板27で接続され塞がれており、この連結板27は、排ガス流通孔27aを有しており、排ガス流通孔27aに後述する排ガス排出路29が接続されている。
On the other hand, the pipe constituting the vaporization part return path 6a2 and the pipe constituting the reforming part forward path 6b1 are connected and closed by a connecting
気化部往路6a1および気化部復路6a2内の、燃料電池セル3の配列方向x中央部に仕切板6a11、6a21がそれぞれ設けられ、これらの仕切板6a11、6a21間が気化室とされており、水供給管13の先端部(供給部)は、図3(b)に示すように、仕切板6a11の上流側に位置し、気化室の手前に水を供給する。気化室内には、気化を促進するためセラミックボールが収納されており、仕切板6a11、6a21は、水蒸気は通過するが、セラミックボールは通過しないように形成されている。水供給管13は、セルスタック5の燃料電池セル3の配列方向x中央部の上方における気化室に水を供給するように構成されている。燃料電池セル3の配列方向x中央部は温度が高くなり易いため、気化を促進できる。
Partition plates 6a11 and 6a21 are respectively provided in the central part of the
さらに、改質部往路6b1および改質部復路6b2にも、それぞれ仕切板6b11、6b21が配置され、仕切板6b11、6b21間に位置する改質部往路6b1、改質部連結路6c3、改質部復路6b2が改質室とされ、この改質室には改質触媒が収納されている。仕切板6b11、6b21は、水蒸気、原燃料ガス、改質ガス等のガスは通過できるが、改質触媒は通過できないように構成されている。 Further, partition plates 6b11 and 6b21 are also arranged in the reforming unit forward path 6b1 and the reforming unit return path 6b2, respectively, and the reforming unit outbound path 6b1, the reforming section connection path 6c3, and the reforming section located between the partition plates 6b11 and 6b21. The partial return path 6b2 serves as a reforming chamber, and a reforming catalyst is accommodated in the reforming chamber. The partition plates 6b11 and 6b21 are configured so that gas such as water vapor, raw fuel gas, and reformed gas can pass but the reforming catalyst cannot pass.
また、気化改質部連結路6c2に接続した原燃料ガス供給管15は、気化改質部連結路6c2を構成する管体の壁を貫通し、先端部が気化改質部連結路6c2内に突出した突出部15aを有しており、この突出部15aは、図5に示すように、上下に貫通孔15a1が複数所定間隔をおいて形成されている。水蒸気は、貫通孔15a1が形成された原燃料ガス供給管15の突出部15aの外面を滑るように流れ、この際に、貫通孔15a1から出てきた原燃料ガスと混合するように構成されている。突出部15aの先端は開口していても良く、閉塞していても良いが、開口している場合には、開口部が管壁近傍に位置していることが望ましい。
In addition, the raw fuel
すなわち、原燃料ガス供給管15は、気化改質部連結路6c2の流路内に、原燃料ガス供給管15内の原燃料ガスの流れ方向が水蒸気の流れ方向と交差する突出部15aを有している。それぞれの貫通孔15a1から原燃料ガスが流れ出し、水蒸気との混合を促進できる。
That is, the raw fuel
さらに、改質器6から導出された燃料ガスは、図4に示すように、改質ガス導出管7により、分配器19を介して2つのマニホールド4に供給される。すなわち、改質ガス導出管7は、改質器6から分配器19までのU字状の第1改質ガス導出管7aと、分配器19から下方の2つのマニホールド4にそれぞれ延びる第2改質ガス導出管7bとを具備している。第1改質ガス導出管7a、第2改質ガス導出管7bは、改質ガスをマニホールド4に均等に供給すべく、同じ断面積で同じ長さ(圧力損失が同じ)とされている。
Further, as shown in FIG. 4, the fuel gas led out from the
燃料電池モジュール1は、図1に示したように、収納容器2の内部にセルスタック装置8を収納してなるもので、セルスタック5の配列方向(燃料電池セル3の配列方向xと直交する方向)の両側における収納容器2の側壁には、外側から酸素含有ガス導入路21、排ガス排出路23が形成されている。酸素含有ガス導入路21は、収納容器2の底部から側部を介して上部まで形成され、酸素含有ガス供給板12に酸素含有ガスを供給するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the fuel cell module 1 includes a cell stack device 8 housed in a
一方、排ガス排出路23は、収納容器2の側部から底部まで形成され、燃料電池セル3の上端からの排ガスが、気化部往路6a1を構成する管体と気化部復路6a2を構成する管体との間、および改質部往路6b1を構成する管体と改質部復路6b2を構成する管体との間の排ガス流通路18を通過し、改質器6の上方に位置する排ガスが、収納容器2の側部から底部の排ガス排出路23を介して排出口から排出されるように構成されている。酸素含有ガスが酸素含有ガス導入路21を流れる間に、排ガス排出路23を流れる排ガスにより加熱される。
On the other hand, the exhaust
また、気化部復路6a1と改質部往路6b1との間の連結板27の排ガス流通孔27aには、下端が排ガス排出路23の下流側に接続された排ガス排出路29が設けられている。
An exhaust
排ガス排出路23、29と、2個のセルスタック5からなるセルスタック群5gとが交互に配置されており、セルスタック群5gの一方側には排ガス排出路23が、他方側には排ガス排出路29が配置されている。
The exhaust
以上のようなセルスタック装置では、セルスタック数が多くても、これらのセルスタック5の上方に配置された1個の改質器6の複数の排ガス流通路18を介して、排ガスを十分に排出することができるとともに、排ガス流通路18を流れる高温の排ガスで、排ガス流通路18を挟むように形成された気化改質流路9を効率良く加熱することができる。
In the cell stack apparatus as described above, even if the number of cell stacks is large, exhaust gas is sufficiently discharged through the plurality of exhaust
また、4つのスタック5に対し改質器6を1個にすることで、補機が一セットだけになり、流量の安定供給が可能となり、またコストダウンを図ることができる。
In addition, by using one
なお、上記形態では、原燃料ガス供給管15を気化改質部連結路6c2に接続したが、これに限定されるものではなく、例えば、原燃料ガス供給管15を気化部復路6a2の下流側に接続しても良く、さらには、改質部往路6b1の上流側端に接続しても良い。原燃料ガス供給管15による原燃料ガスの供給位置は、水供給管13による水供給位置と同じ位置であっても良い。
In the above embodiment, the raw fuel
また、上記形態では、原燃料ガス供給管15が、気化改質部連結路6c2内に突出した突出部15aを有する場合について説明したが、図6(a)に示すように、突出部を有しない場合であっても、原燃料ガス供給管15により原燃料ガスを改質器6の気化改質部連結路6c2内に供給でき、水蒸気と混合できる。
In the above embodiment, the case where the raw fuel
さらに、上記形態では、気化部復路6a2内の仕切板6a21は、セルスタック5の燃料電池セル3の配列方向x中央部に位置させたが、図6(b)に示すように、セルスタック5の燃料電池セル3の配列方向x中央部よりも、原燃料ガス供給管15側に位置することが、セルスタック5の燃料電池セル3の配列方向x中央部の熱を水の気化に有効利用できるため望ましい。
Furthermore, in the said form, although the partition plate 6a21 in the vaporization part return path 6a2 was located in the arrangement direction x center part of the
また、改質器6は、図7に示すように、気化部往路6a1と気化部復路6a2との端面同士、および改質部往路6b1と改質部復路6b2との端面同士を補強板25で連結することが望ましい。これにより、改質器6を補強できる。
Further, as shown in FIG. 7, the
(第2の形態)
図8は、第2の形態のセルスタック装置に用いられる改質器を示すもので、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は気化改質流路内のガスの流れを示す説明図である。この形態に用いられる改質器36は、第1気化改質流路31および第2気化改質流路32、改質器36を厚み方向に貫通する第1排ガス流通路33および第2排ガス流通路34を有している。第1気化改質流路31および第2気化改質流路32には、それぞれ気化部35が形成されており、気化部35の下流側には改質部を有している。符号13は水供給管、符号15は原燃料供給管である。
(Second form)
FIGS. 8A and 8B show a reformer used in the cell stack device of the second embodiment, where FIG. 8A is a perspective view, FIG. 8B is a plan view, and FIG. It is explanatory drawing which shows a flow. The
第1気化改質流路31および第2気化改質流路32は、それぞれ第1排ガス流通路33および第2排ガス流通路34の外側を、これらの第1、第2排ガス流通路33、34に沿って延び、さらに、Uターンして第1排ガス流通路33および第2排ガス流通路34の内側を、これらの第1、第2排ガス流通路33、34に沿って改質器36の中央部まで延び、改質器36の中央部で第1気化改質流路31および第2気化改質流路32が合流して構成されており、該合流部37に改質ガスを導出する改質ガス導出管(図示せず)が接続されている。
The first vaporization reforming
すなわち、矩形箱状の改質器36の第1側面38aの中央に水供給管13、原燃料供給管15が設けられており、第1気化改質流路31は、第1側面38aに沿って形成された第1気化改質流路31aと、第1側面38aと直交する第2側面38bに沿って形成された第2気化改質流路31bと、第1側面38aと対向する第4側面38dに沿って形成された第3気化改質流路31cと、第1排ガス流通路33の内側に沿って形成された第4気化改質流路31dとを具備して構成されている。
That is, the
また、第2気化改質流路32は、第1側面38aに沿って形成された第1気化改質流路32aと、第1側面38aと直交する第3側面38cに沿って形成された第2気化改質流路32bと、第1側面38aと対向する第4側面38dに沿って形成された第3気化改質流路32cと、第2排ガス流通路34の内側に沿って形成された第4気化改質流路32dとを具備して構成されている。
The second vaporization reforming
水供給管13、原燃料供給管15で供給された水および原燃料は、第1気化改質流路31aと、第1気化改質流路32aとに分かれて流れていく。
The water and raw fuel supplied through the
水供給管13、原燃料供給管15は2重配管構造をなしており、原燃料供給管15内に水供給管13が挿入されており、内側の水供給管13から水を供給し、内側の水供給管13と、外側の原燃料供給管15との隙間から燃料ガスを供給する。このように、2重配管構造であるため、モジュールから配管を出す穴が一箇所になり、排ガス漏れのリスクを低減できる。
The
このような第2の形態でも、セルスタック数が多くても、改質器36の第1、第2排ガ
ス流通路33、34を介して、排ガスを十分に排出することができるとともに、第1、第2排ガス流通路33、34を流れる高温の排ガスで、第1、第2排ガス流通路33、34を挟むように形成された気化改質流路31、32を効率良く加熱することができ、さらに4つのセルスタック5に対し改質器36を1個にすることで、補機を一セットとすることができ、流量の安定供給が可能となり、またコストダウンを図ることができる。さらに、気化改質流路31、32が対称に形成されることになり、気化部35も対称の位置になるため、モジュール温度分布が対称となる。
Even in such a second embodiment, even if the number of cell stacks is large, exhaust gas can be sufficiently discharged through the first and second exhaust
(第3の形態)
図9は、第3の形態のセルスタック装置に用いられる改質器を示すもので、(a)は斜視図、(b)は平面図、(c)は気化改質流路内のガスの流れを示す説明図である。この形態に用いられる改質器41は、一つの気化改質流路42、および改質器41を厚み方向に貫通する第1排ガス流通路43および第2排ガス流通路44を有している。
(Third form)
FIG. 9 shows a reformer used in the cell stack device of the third embodiment, wherein (a) is a perspective view, (b) is a plan view, and (c) is a gas flow in the vaporization reforming channel. It is explanatory drawing which shows a flow. The
気化改質流路42が、第1排ガス流通路43と第2排ガス流通路44との間を、これらの第1、第2排ガス流通路43、44に沿って延び、さらに、Uターンして第1排ガス流通路43の外側を第1排ガス流通路43に沿って延び、改質器41端面に沿って第2排ガス流通路44まで延び、さらに、第2排ガス流通路44の外側を第2排ガス流通路44に沿って延びて構成されている。符号46は気化部、符号7は改質ガス導出管、符号13は水供給管、符号15は原燃料供給管である。
The
すなわち、矩形箱状の改質器41の第1側面38aの中央に水供給管13、原燃料供給管15が設けられており、気化改質流路42は、第1側面38aから改質器41中央部に向かって形成された第1気化改質流路42aと、第1側面38aと対向する第4側面38dに沿って第1排ガス流通路43側に延びた第2気化改質流路42bと、第1側面38aと直交する第2側面38bに沿って形成された第3気化改質流路42cと、第1側面38aに沿って第2排ガス流通路44まで延びた第4気化改質流路42dと、第1側面38aと直交する第3側面38cに沿って形成された第5気化改質流路42eとを具備して構成されている。
That is, the
水供給管13、原燃料供給管15は2重配管構造をなしており、原燃料供給管15内に水供給管13が挿入されており、内側の水供給管13から水を供給し、内側の水供給管13と、外側の原燃料供給管15との隙間から燃料ガスを供給する。このように、2重配管構造であるため、モジュールから配管を出す穴が一箇所になり、排ガス漏れのリスクを低減できる。この水供給管13、原燃料供給管15は気化部46に接続されている。
The
このような第3の形態でも、セルスタック数が多くても、改質器41の排ガス流通路43、44を介して、排ガスを十分に排出することができるとともに、排ガス流通路43、44を流れる高温の排ガスで、排ガス流通路43、44を挟むように形成された気化改質流路42を効率良く加熱することができ、さらに4つのセルスタック5に対し改質器41を1個にすることで、補機を一セットとすることができ、流量の安定供給が可能となり、またコストダウンを図ることができる。
Even in this third embodiment, even if the number of cell stacks is large, exhaust gas can be sufficiently discharged through the exhaust
さらに、中央部に気化部46があるためモジュール中央部の温度上昇が防止できる。また、気化部46をモジュールの高温部に配置することで気化の安定化を図ることができる。さらに気化改質流路42が一つであるため偏流を抑制できる。
Furthermore, since the vaporizing
図10は、外装ケース内に燃料電池モジュール1と、燃料電池モジュール1を動作させるための補機とを収納してなる燃料電池装置の一例を示す分解斜視図である。なお、図10においては一部構成を省略して示している。 FIG. 10 is an exploded perspective view showing an example of a fuel cell device in which the fuel cell module 1 and an auxiliary machine for operating the fuel cell module 1 are housed in an exterior case. In FIG. 10, a part of the configuration is omitted.
図10に示す燃料電池装置は、支柱54と外装板55とから構成される外装ケース内を仕切板56により上下に区画し、その上方側を上述した燃料電池モジュール1を収納するモジュール収納室57とし、下方側を燃料電池モジュール1を動作させるための補機類を収納する補機収納室58として構成されている。なお、補機収納室58に収納する補機類は省略して示している。
The fuel cell device shown in FIG. 10 has a
また、仕切板56には、補機収納室58の空気をモジュール収納室57側に流すための空気流通口59が設けられており、モジュール収納室57を構成する外装板55の一部に、モジュール収納室57内の空気を排気するための排気口60が設けられている。
In addition, the
このような燃料電池装置では、上述したようなモジュール1を外装ケース内に収納することにより、発電性能を向上した燃料電池装置とすることができる。 In such a fuel cell device, it is possible to obtain a fuel cell device with improved power generation performance by housing the module 1 as described above in an exterior case.
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。 Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、燃料電池セル3の形状としては、平板型、円筒型、中空平板型等のいずれであっても良い。燃料電池セル3(セルスタック5)の発電を効率よく行なう上で、中空平板型の燃料電池セルとすることが好ましい。
For example, the shape of the
また、上記形態では、4個のセルスタック5の上方に1個の改質器6を配置した形態について説明したが、例えば、2個または3個のセルスタックの上方に1個の改質器を配置しても良く、さらに、5個以上のセルスタックの上方に1個の改質器6を配置しても良い。
Further, in the above embodiment, a description has been given of an embodiment in which one
さらに、1個のマニホールド4に2個のセルスタック5を配置した形態について説明したが、1個のマニホールドに1個のセルスタックを配置しても良く、また、1個のマニホールドに3個以上のセルスタックを配置しても良い。
Furthermore, although the configuration in which two
また、上記形態では、1個の改質器を有するセルスタック装置について説明したが、2個以上であっても良い。さらに、改質器に形成される排ガス流通路は3個以上であっても良い。 Moreover, although the cell stack apparatus which has one reformer was demonstrated in the said form, two or more may be sufficient. Further, the number of exhaust gas flow passages formed in the reformer may be three or more.
1:燃料電池モジュール
2:収納容器
3:燃料電池セル
5:セルスタック
6:改質器
6a:気化部
6a1:気化部往路
6a2:気化部復路
6b:改質部
6b1:改質部往路
6b2:改質部復路
6c1:気化部連結路
6c2:気化改質部連結路
6c3:改質部連結路
7:改質ガス導出管
9、31、32、33、34:気化改質流路
13:水供給管
15:原燃料ガス供給管
18、33、34、43、44:排ガス流通路
1: Fuel cell module 2: Storage container 3: Fuel cell 5: Cell stack 6: Reformer 6a: Vaporizer 6a1: Vaporizer forward path 6a2: Vaporizer return
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